背景技術(shù)：

本公開整體涉及射頻系統(tǒng)，并且更具體地涉及在射頻系統(tǒng)中使用的開關(guān)功率放大器。

此部分旨在向讀者介紹可能與下文描述和/或受權(quán)利要求書保護(hù)的本公開的各個方面有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的各個方面。我們認(rèn)為這種論述有助于為讀者提供背景信息，以便于更好地理解本公開的各個方面。因此，應(yīng)當(dāng)理解，要在這個意義上來閱讀這些文字描述，而不是作為對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。

許多電子設(shè)備可包括射頻系統(tǒng)促進(jìn)與另一電子設(shè)備和/或網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)的無線通信的射頻系統(tǒng)。該射頻系統(tǒng)可包括將數(shù)據(jù)的模擬表示作為模擬電信號輸出的收發(fā)器，該模擬電信號然后可經(jīng)由天線以無線方式進(jìn)行發(fā)射。由于電子設(shè)備可被分開一定距離，因此射頻系統(tǒng)可包括用于控制射頻系統(tǒng)的輸出功率(例如，模擬電信號的強(qiáng)度)的放大器部件。

在一些實施方案中，放大器部件可包括利用一個或多個晶體管作為電子開關(guān)的開關(guān)(例如，d類)功率放大器。在一些實施方案中，該開關(guān)功率放大器可將輸入模擬電信號放大到期望的輸出功率。更具體地，該開關(guān)功率放大器可至少部分地基于輸入模擬電信號通過將輸出端連接到包絡(luò)電壓(例如，venv)電源軌或接地部來生成放大模擬電信號。

理想情況下，開關(guān)功率放大器應(yīng)實現(xiàn)高功率效率(例如，輸出功率/dc功耗)，線性調(diào)節(jié)放大模擬電信號的輸出功率，并在輸入模擬電信號與放大輸出模擬電信號之間維持恒定相移。然而，在實際操作中，晶體管通常具有寄生電容，這可導(dǎo)致晶體管將漏電流從其柵極傳導(dǎo)到其漏極。事實上，這種漏電流可影響開關(guān)功率放大器的功率效率、對輸出功率所作的調(diào)節(jié)的線性度，和/或輸入模擬電信號和放大輸出模擬電信號之間的相移的恒定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下文闡述本文所公開的某些實施方案的概要。應(yīng)當(dāng)理解，呈現(xiàn)這些方面僅僅是為了向讀者提供這些特定實施方案的簡明概要，并且這些方面并非旨在限制本公開的范圍。實際上，本公開可涵蓋下文可能未闡述的多個方面。

本公開總體涉及改進(jìn)射頻系統(tǒng)中所使用的開關(guān)(例如，d類)功率放大器的操作。通常，開關(guān)功率放大器接收輸入模擬電信號并輸出放大模擬電信號，然后可將該信號以無線方式發(fā)射到另一個電子設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)。更具體地，該開關(guān)功率放大器可基于輸入模擬電信號，將輸出端經(jīng)由一個或多個晶體管連接到包絡(luò)電壓(例如，venv)電源軌或接地部來生成放大模擬電信號。

然而，晶體管中的每個晶體管通常具有寄生電容，這使得漏電流能夠從晶體管的柵極流經(jīng)該晶體管并流至其漏極。因此，特別是當(dāng)放大模擬電信號的輸出功率低時，漏電流可能限制最小輸出功率，從而降低對輸出功率所作的調(diào)節(jié)的線性度，和/或使得輸入模擬電信號和輸出模擬電信號之間的相移不恒定。

因此，本文所描述的技術(shù)可通過改善對輸出功率所作的調(diào)節(jié)的線性度和/或輸入電信號和輸出電信號之間相移的恒定性來改善開關(guān)功率放大器的操作。在一些實施方案中，當(dāng)射頻系統(tǒng)利用具有正模擬電信號(例如，+v輸入)和負(fù)模擬電信號(例如，-v輸入)的差分方案時，第一開關(guān)功率放大器可被包括在接收正模擬電信號的第一支路中，并且第二開關(guān)功率放大器可被包括在接收負(fù)模擬電信號的第二支路中。

更具體地，每個開關(guān)功率放大器可包括第一p型金屬氧化物半導(dǎo)體(pmos)晶體管和第一n型金屬氧化物半導(dǎo)體(nmos)晶體管，該第一pmos晶體管具有電耦接至包絡(luò)電壓(例如，venv)電源軌的源極、電耦接至輸入模擬電信號的柵極、和漏極電耦接至開關(guān)功率放大器的輸出端的漏極，該第一nmos晶體管具有電耦接至接地部的源極、電耦接至輸入模擬電信號的柵極、和電耦接至輸出端的漏極。另外，每個開關(guān)功率放大器可包括第二nmos晶體管，該第二nmos晶體管具有電耦接至輸入電信號的柵極、電耦接至包絡(luò)電壓電源軌的漏極、和電耦接至相對支路的開關(guān)放大器的輸出端的源極。

因此，在操作過程中，當(dāng)由于包絡(luò)電壓電源軌上的電壓低于閾值范圍(例如，介于pmos晶體管的閾值電壓的量值和輸入模擬電信號(當(dāng)為高時)的電壓減去nmos晶體管的閾值電壓之間的電壓)而使輸出功率低時，每個開關(guān)功率放大器可作為雙nmos反相器(例如，第一nmos晶體管與來自相對支路的第二nmos晶體管并聯(lián)耦接)來操作。這樣，因為nmos晶體管共享公共輸出節(jié)點和輸入反相的(例如，相反的)模擬電信號，因此流過nmos晶體管的漏電流可抵消掉。以這種方式，對輸出功率所作的調(diào)節(jié)的線性度和/或輸入模擬電信號和輸出模擬電信號(特別是在低輸出功率下)之間的相移的恒定性可得到改善。

然而，與pmos晶體管相比，由于nmos晶體管的驅(qū)動電壓更高，因此在高輸出功率下，雙nmos架構(gòu)可導(dǎo)致更高的dc功耗。相應(yīng)地，由于線性度和/或相移受高輸出功率下(例如，包絡(luò)電壓大于閾值)的漏電流的影響較小，因此當(dāng)因包絡(luò)電壓電源軌上的電壓高于閾值范圍而使輸出功率高時，每個開關(guān)功率放大器可作為nmos/pmos反相器(例如，第一nmos晶體管與第一pmos晶體管并聯(lián)耦接)來操作。此外，當(dāng)包絡(luò)電壓電源軌上的電壓在閾值范圍內(nèi)時，每個開關(guān)功率放大器可作為并聯(lián)的雙nmos反相器和nmos/pmos反相器來操作。以這種方式，也可降低開關(guān)功率放大器的功耗，從而提高射頻系統(tǒng)的效率(例如輸出功率/dc功耗)。

附圖說明

閱讀以下詳細(xì)描述并參考附圖，可更好地理解本公開的各個方面，在附圖中：

圖1是根據(jù)實施方案的具有射頻系統(tǒng)的電子設(shè)備的框圖；

圖2是根據(jù)實施方案的圖1的電子設(shè)備的示例；

圖3是根據(jù)實施方案的圖1的電子設(shè)備的示例；

圖4是根據(jù)實施方案的圖1的電子設(shè)備的示例；

圖5是根據(jù)實施方案的圖1的射頻系統(tǒng)的框圖；

圖6是根據(jù)實施方案的在圖5的射頻系統(tǒng)中使用的放大器部件的示意圖；

圖7是根據(jù)實施方案的在圖6的放大器部件中使用的開關(guān)功率放大器的一個實施方案的示意圖；

圖8a是根據(jù)實施方案的圖7的開關(guān)功率放大器在包絡(luò)電壓高時的示意圖；

圖8b是根據(jù)實施方案的圖7的開關(guān)功率放大器在包絡(luò)電壓低時的示意圖；

圖9是根據(jù)實施方案的描述了用于操作開關(guān)功率放大器的過程的流程圖；

圖10是根據(jù)實施方案的描述了用于組裝開關(guān)功率放大器的過程的流程圖；

圖11是根據(jù)實施方案的在圖6的放大器部件中使用的開關(guān)功率放大器的另一個實施方案的示意圖；

圖12a是根據(jù)實施方案的圖11的開關(guān)功率放大器在包絡(luò)電壓高時的示意圖；

圖12b是根據(jù)實施方案的圖11的開關(guān)功率放大器在包絡(luò)電壓低時的示意圖；

圖13是根據(jù)實施方案的圖11的開關(guān)功率放大器中的與包絡(luò)電壓有關(guān)的輸出功率和相移的曲線圖；

圖14是根據(jù)實施方案的圖11的開關(guān)功率放大器中的晶體管中的與包絡(luò)電壓有關(guān)的電流的曲線圖；

圖15是根據(jù)實施方案的在不同包絡(luò)電壓下的由圖11的開關(guān)功率放大器輸出的放大模擬電信號的曲線圖；

圖16是根據(jù)實施方案的圖11的開關(guān)功率放大器中的與包絡(luò)電壓有關(guān)的功耗和效率的曲線圖。

具體實施方式

下文將描述本公開的一個或多個具體實施方案。這些所描述的實施方案僅為目前所公開的技術(shù)的示例。此外，為了提供這些實施方案的簡明描述，在本說明書中可能未描述實際具體實施的所有特征。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在任何此類實際實施的開發(fā)中，如任何工程學(xué)或設(shè)計項目中那樣，必須要作出特定于許多具體實施的決策以實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，諸如符合可能隨具體實施變化的與系統(tǒng)相關(guān)的約束條件和與事務(wù)相關(guān)的約束條件。此外，應(yīng)當(dāng)理解，此類開發(fā)努力可能是復(fù)雜且耗時的，但對于從本公開中受益的普通技術(shù)人員而言，其可能仍然是設(shè)計、制造和生產(chǎn)的常規(guī)任務(wù)。

在介紹本公開的各種實施方案的元件時，冠詞“一個”(“a”“an”)和“該”旨在意指存在該元件中的一個或多個元件。術(shù)語“包括”(“comprising”，“including”)和“具有”旨在被包括在內(nèi)，并且意指可能存在除列出的元件之外的附加元件。此外，應(yīng)當(dāng)理解，參考本公開的“一個實施方案”或“實施方案”并非旨在被解釋為排除也結(jié)合所引述的特征的附加實施方案的存在。

如上所述，電子設(shè)備可包括射頻系統(tǒng)，以便于與另一電子設(shè)備和/或網(wǎng)絡(luò)以無線方式傳送數(shù)據(jù)。更具體地，射頻系統(tǒng)可調(diào)制無線電波，以使得電子設(shè)備能夠經(jīng)由個人局域網(wǎng)(例如，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò))、局域網(wǎng)(例如，802.11xwi-fi網(wǎng)絡(luò))和/或廣域網(wǎng)(例如，4g或lte蜂窩網(wǎng)絡(luò))來進(jìn)行通信。換句話說，射頻系統(tǒng)可利用各種無線通信協(xié)議來促進(jìn)對數(shù)據(jù)的傳送。

然而，無論使用何種無線通信協(xié)議，射頻系統(tǒng)在操作上通?？删鶠橄嗨频?。例如，為了傳輸數(shù)據(jù)，處理電路可生成數(shù)據(jù)的數(shù)字表示作為數(shù)字電信號，并且收發(fā)器(例如，發(fā)射器和/或接收器)隨后可將該數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換成一個或多個模擬電信號。基于各種因素(例如，無線通信協(xié)議、功耗、距離等)，模擬電信號可在不同輸出功率下以無線方式進(jìn)行發(fā)射。為了便于控制輸出功率，該射頻系統(tǒng)可包括接收模擬電信號并以期望的輸出功率來輸出放大模擬電信號以便經(jīng)由天線進(jìn)行發(fā)射的放大器部件。

在一些實施方案中，該放大器部件可包括利用多個晶體管來生成放大模擬電信號的一個或多個開關(guān)(例如，d類)功率放大器。更具體地，該開關(guān)功率放大器可基于輸入模擬電信號通過將輸出端連接到包絡(luò)電壓(例如，venv)電源軌或接地部來生成放大模擬電信號。例如，當(dāng)輸入模擬電信號低(例如，零伏)時，該開關(guān)功率放大器可使第一晶體管導(dǎo)通并使第二晶體管截止，以將輸出端連接到包絡(luò)電壓電源軌。另一方面，當(dāng)輸入信號高(例如，正電壓)時，該開關(guān)放大器可使第一晶體管截止并使第二晶體管導(dǎo)通，以將輸出連接到接地部。

以這種方式，可通過調(diào)節(jié)包絡(luò)電壓來控制放大模擬電信號的輸出功率。因此，為了便于控制輸出功率，可能期望的是放大模擬電信號的輸出功率隨包絡(luò)電壓的量值成比例地變化。換句話說，可能期望的是輸出功率與包絡(luò)電壓線性地變化。此外，可能期望的是無論輸出功率如何，放大模擬電信號和輸入信號之間的相移均相對恒定。

理論上講，該晶體管通過當(dāng)截止時斷開電源并且當(dāng)導(dǎo)通時連接電源而將作為電子開關(guān)來操作。然而，在現(xiàn)實世界的情況下，該晶體管通常具有寄生電容，這使得漏電流能夠從晶體管的柵極傳導(dǎo)通過該晶體管并流至其漏極。換句話說，晶體管的操作可能偏離理想開關(guān)的操作。事實上，漏電流可影響開關(guān)功率放大器的線性度(例如，振幅輸出/振幅輸入)和相移，特別是在低輸出功率(例如，包絡(luò)電壓低于閾值范圍)下。例如，當(dāng)開關(guān)功率放大器僅包括并聯(lián)耦接的p型金屬氧化物半導(dǎo)體(pmos)晶體管和n型金屬氧化物半導(dǎo)體(nmos)晶體管時，晶體管中的漏電流可對開關(guān)功率放大器的輸出功率施加較低的限制，從而降低線性度，并使得相移隨輸出功率而顯著變化(例如，100度)。

因此，本實施方案中描述的技術(shù)可通過改善對輸出功率的控制以及開關(guān)功率放大器中的相移的恒定性來改善射頻系統(tǒng)的操作。例如，射頻系統(tǒng)的一些實施方案利用差分方案。在此類實施方案中，第一開關(guān)功率放大器可被包括在接收正模擬電信號(例如，+v輸入)的第一支路中，并且第二開關(guān)功率放大器可被包括在接收負(fù)模擬電信號(例如，-v輸入)的第二支路中。更具體地，每個開關(guān)功率放大器可包括第一p型金屬氧化物半導(dǎo)體(pmos)晶體管和第一n型金屬氧化物半導(dǎo)體(nmos)晶體管，該第一pmos晶體管具有電耦接至包絡(luò)電壓(例如，venv)電源軌的源極、電耦接至輸入模擬電信號的柵極、和電耦接至開關(guān)功率放大器的輸出端的漏極，該第一nmos晶體管具有電耦接至接地部的源極、電耦接至輸入模擬電信號的柵極、和電耦接至輸出端的漏極。另外，每個開關(guān)功率放大器可包括第二nmos晶體管，該第二nmos晶體管具有電耦接至輸入模擬電信號的柵極、電耦接至包絡(luò)電壓電源軌的漏極、和電耦接至相對支路中的開關(guān)功率放大器的輸出端的源極。

因此，在操作過程中，當(dāng)輸出功率低(例如，包絡(luò)電壓低于閾值范圍)時，開關(guān)功率放大器可將一個支路的第一nmos晶體管與另一個支路的第二nmos晶體管并聯(lián)連接。換句話說，開關(guān)功率放大器可作為兩個雙nmos反相器的來操作。更具體地，在每個雙nmos反相器中，第一nmos晶體管和第二nmos晶體管在其各自的柵極處接收反相的(例如，相反的)輸入模擬信號。這樣，因為nmos晶體管共享公共輸出節(jié)點并被提供反相的輸入模擬電信號，因此流過第一nmos晶體管和第二nmos晶體管的漏電流可抵消掉。以這種方式，對輸出功率所作的調(diào)節(jié)的線性度、輸入模擬電信號和輸出模擬電信號(特別是在低輸出功率下)之間相移的恒定性或這兩者可得到改善。

另一方面，在操作過程中，當(dāng)輸出功率高(例如，包絡(luò)電壓高于閾值范圍)時，該開關(guān)功率放大器可將支路的第一nmos晶體管和第一pmos晶體管并聯(lián)連接。換句話說，該開關(guān)功率放大器可作為兩個nmos/pmos反相器來操作。更具體地，由于第一pmos可使用比nmos晶體管更低的驅(qū)動電壓，因此可降低開關(guān)功率放大器的功耗。此外，由于輸出功率高，因此漏電流對放大模擬電信號的影響可為小的，并且因此不會顯著影響線性度和/或相移。以這種方式，本文所述的技術(shù)可改善射頻系統(tǒng)的操作(例如，改善對輸出功率的控制和開關(guān)功率放大器中的相移的恒定性)，同時還降低功耗(例如，提高功率效率)。

為了幫助說明，圖1中描述了可利用射頻系統(tǒng)12的電子設(shè)備10。如將在下文更詳細(xì)描述的那樣，電子設(shè)備10可以是任何合適的電子設(shè)備，諸如手持式計算設(shè)備、平板計算設(shè)備、筆記本電腦等。

因此，如圖所示，電子設(shè)備10包括射頻系統(tǒng)12、輸入結(jié)構(gòu)14、存儲器16、一個或多個處理器18、一個或多個存儲設(shè)備20、電源22、輸入/輸出端口24、以及電子顯示器26。圖1所述的各種部件可包括硬件元件(包括電路)、軟件元件(包括被存儲在非暫態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)上的計算機(jī)代碼)、或硬件元件和軟件元件兩者的組合。應(yīng)當(dāng)指出的是，圖1僅為特定具體實施的一個示例，并且旨在示出可存在于電子設(shè)備10中的部件的類型。另外，應(yīng)當(dāng)注意，所示的各種部件可組合成更少的部件或分離成附加部件。例如，存儲器16和存儲設(shè)備20可被包括在單個部件中。

如圖所示，處理器18可操作地與存儲器16和存儲設(shè)備20耦接在一起。更具體地，處理器18可執(zhí)行被存儲在存儲器16和/或存儲設(shè)備20中的指令，以在電子設(shè)備10中執(zhí)行操作，諸如指導(dǎo)射頻系統(tǒng)12與另一設(shè)備進(jìn)行通信。這樣，處理器18可包括一個或多個通用微處理器、一個或多個專用處理器(asic)、一個或多個現(xiàn)場可編程邏輯陣列(fpga)、或它們的任何組合。此外，存儲器16和/或存儲設(shè)備20可以是存儲可由處理器18執(zhí)行的指令和可由處理器18處理的數(shù)據(jù)的有形的非暫態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)。例如，存儲器16可包括隨機(jī)存取存儲器(ram)，并且存儲設(shè)備20可包括只讀存儲器(rom)、可重寫閃存存儲器、硬盤驅(qū)動器、光盤等等。

另外，如圖所示，處理器18可操作地耦接至電源22，該電源向電子設(shè)備10中的各種部件提供電力。例如，電源22可向射頻系統(tǒng)12提供直流(dc)電。因此，電源22可包括任何合適的能量源，諸如可再充電鋰聚合物(li-poly)電池和/或交流(ac)電源轉(zhuǎn)換器。此外，如圖所示，處理器18與i/o端口24可操作地耦接，這可使得電子設(shè)備10能夠與各種其他電子設(shè)備進(jìn)行交互，并且該處理器與輸入結(jié)構(gòu)14可操作地耦接，這可使得用戶能夠與電子設(shè)備10進(jìn)行交互。因此，輸入結(jié)構(gòu)14可包括按鈕、鍵盤、鼠標(biāo)、觸控板等。另外，在一些實施方案中，電子顯示器26可包括觸敏部件。

除了啟用用戶輸入之外，電子顯示器26可顯示圖像幀，諸如、靜態(tài)圖像、視頻內(nèi)容、或用于操作系統(tǒng)的圖形用戶界面(gui)應(yīng)用界面。如圖所示，顯示器可操作地耦接至處理器18。因此，由電子顯示器26顯示的圖像幀可基于從處理器18接收到的顯示圖像數(shù)據(jù)。

如圖所示，處理器18還可操作地與射頻系統(tǒng)12耦接，這可促進(jìn)將電子設(shè)備10通信地耦接至一個或多個其他電子設(shè)備和/或網(wǎng)絡(luò)。例如，射頻系統(tǒng)12可使得電子設(shè)備10能夠通信地耦接至個人局域網(wǎng)(pan)，諸如藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)(lan)(諸如802.11xwi-fi網(wǎng)絡(luò))、和/或廣域網(wǎng)(wan)(諸如4g或lte蜂窩網(wǎng)絡(luò))?？梢岳斫?，射頻系統(tǒng)12可實現(xiàn)使用各種通信協(xié)議和/或改變輸出功率(例如，所發(fā)射的模擬電信號的強(qiáng)度)的通信。

對于每個通信協(xié)議(例如，藍(lán)牙、lte、802.11xwi-fi等)，射頻系統(tǒng)12的操作原理可以是類似的。更具體地，如下文將更詳細(xì)描述的，射頻系統(tǒng)12可使用收發(fā)器來將包含期望被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換模擬電信號。射頻系統(tǒng)12然后可使用放大器部件來將模擬電信號放大成期望的輸出，并使用一個或多個天線來輸出該放大模擬信號。換句話說，本文所述的技術(shù)可適用于任何合適的射頻系統(tǒng)12，所述射頻系統(tǒng)不管使用何種通信協(xié)議均以任何合適的方式進(jìn)行操作。

如上所述，電子設(shè)備10可以是任何合適的電子設(shè)備。為了幫助說明，圖2描述了手持式設(shè)備10a的一個示例，該手持式設(shè)備可以是便攜式電話、媒體播放器、個人數(shù)據(jù)管理器、手持式游戲平臺、或此類設(shè)備的任何組合。例如，手持式設(shè)備10a可以是智能手機(jī)，例如可得自appleinc.的任何型號。如圖所示，手持式設(shè)備10a包括可以保護(hù)內(nèi)部部件免受物理損壞并屏蔽內(nèi)部部件使其免受電磁干擾的殼體28。殼體28可圍繞電子顯示器26，在所示實施方案中，該電子顯示器顯示了具有圖標(biāo)32的陣列的圖形用戶界面(gui)30。例如，當(dāng)通過輸入結(jié)構(gòu)14或電子顯示器26的觸摸感測部件來選擇圖標(biāo)32時，應(yīng)用程序可啟動。

另外，如圖所示，輸入結(jié)構(gòu)14可通過殼體(例如，外殼)28打開。如上所述，輸入結(jié)構(gòu)14可使得用戶能夠與手持式設(shè)備10a進(jìn)行交互。例如，輸入結(jié)構(gòu)14可激活或去激活手持式設(shè)備10a，將用戶界面導(dǎo)航到home屏幕，將用戶界面導(dǎo)航到用戶可配置應(yīng)用程序屏幕，激活語音識別特征，提供音量控制，以及在振動模式和響鈴模式之間進(jìn)行切換。此外，如圖所示，i/o端口24通過外殼28打開。在一些實施方案中，i/o端口24可包括例如連接到外部設(shè)備的音頻插孔。此外，射頻系統(tǒng)12也可被包封在殼體28內(nèi)，并且位于手持式設(shè)備10a的內(nèi)部。

為了進(jìn)一步說明合適的電子設(shè)備10，在圖3中描述了平板設(shè)備10b，諸如可得自appleinc.的任何型號。另外，在其他實施方案中，電子設(shè)備10可采用如圖4所述的計算機(jī)10c的形式，諸如可得自appleinc.的任何或型號。如圖所示，平板設(shè)備10b和計算機(jī)10c還包括顯示器26、輸入結(jié)構(gòu)14、i/o端口24和殼體(例如，外殼)28。類似于手持式設(shè)備10a，射頻系統(tǒng)12也可被包封在殼體28內(nèi)，并且位于平板設(shè)備10b和/或計算機(jī)10c的內(nèi)部。

如上所述，射頻系統(tǒng)12可通過以無線方式傳送數(shù)據(jù)來促進(jìn)與其他電子設(shè)備和/或網(wǎng)絡(luò)的通信。為了幫助說明，圖5中描述了射頻系統(tǒng)12的一部分34。如圖所示，部分34包括數(shù)字信號發(fā)生器36、收發(fā)器38、放大器部件40、一個或多個濾波器42，以及天線44。數(shù)字信號發(fā)生器36可通過輸出數(shù)字電信號來生成期望從電子設(shè)備10傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的數(shù)字表示。因此，在一些實施方案中，數(shù)字信號發(fā)生器36可包括處理器18和/或單獨的處理電路，諸如射頻系統(tǒng)12中的基帶處理器或調(diào)制解調(diào)器。

收發(fā)器38然后可接收數(shù)字電信號并生成數(shù)據(jù)的模擬表示。在一些實施方案中，收發(fā)器38可通過輸出包絡(luò)電壓(例如，venv)來生成模擬表示，以指示射頻系統(tǒng)12的期望的輸出功率和一個或多個模擬電信號(例如，+v輸入和-v輸入)，從而指示數(shù)字電信號的相位(例如，高還是低)。例如，當(dāng)期望的輸出為20dbm時，收發(fā)器38可輸出1.2伏特的包絡(luò)電壓。此外，當(dāng)數(shù)字電信號為高(例如為“1”)時，收發(fā)器38輸出具有正電壓的模擬電信號，并且當(dāng)數(shù)字電信號為低(例如為“0”)時，收發(fā)器38可輸出零伏特的模擬電信號。

另外，在一些實施方案中，收發(fā)器38可使用差分方案，從而生成正模擬電信號(例如，+v輸入)和負(fù)模擬電信號(例如，-v輸入)。更具體地，收發(fā)器不是生成單個模擬電信號，而是可生成正模擬電信號和負(fù)模擬電信號，使得它們彼此反相，并且它們的量值等于單個模擬電信號的量值的一半。換句話說，當(dāng)數(shù)字電信號為高(例如為“1”)時，正模擬電信號可具有正電壓，并且負(fù)模擬電信號可為零伏特。另一方面，當(dāng)數(shù)字電信號為低(例如為“0”)時，正模擬電信號可具有零伏特，并且負(fù)模擬電信號可以是正電壓。

由于模擬電信號的輸出功率可為小的，因此放大器部件40可通過輸出放大模擬電信號來接收和放大模擬電信號。例如，當(dāng)接收到正模擬電信號和負(fù)模擬電信號時，放大器部件40可輸出放大的正模擬電信號(例如，+v輸出)和放大的負(fù)模擬電信號(例如，-v輸出)?？梢岳斫?，放大的正模擬電信號和放大的負(fù)模擬信號也可以是彼此反相的。

此外，放大器部件40可改變放大模擬電信號的量值，以使得射頻系統(tǒng)12的輸出功率能夠得到調(diào)節(jié)。如下文將更詳細(xì)描述的那樣，放大器部件40可包括具有一個或多個晶體管的一個或多個開關(guān)功率放大器。在此類實施方案中，開關(guān)功率放大器可通過使晶體管導(dǎo)通和截止，以基于從收發(fā)器38接收到的輸入模擬電信號將開關(guān)功率放大器的輸出端連接到包絡(luò)電壓(例如，venv)電源軌或接地部來生成放大模擬電信號，例如，當(dāng)正模擬電信號為高并且負(fù)模擬電信號為低時，放大的正模擬電信號可以是包絡(luò)電壓，并且放大的負(fù)模擬電信號可為零伏特。另一方面，當(dāng)正模擬電信號為低并且負(fù)模擬電信號為高時，放大的正模擬電信號可為零伏特，并且放大的負(fù)模擬電信號可以是包絡(luò)電壓。

可以理解，噪聲例如寄生噪聲或帶外噪聲可由收發(fā)器38和/或放大器部件40引入。因此，一個或多個濾波器42可從放大模擬電信號中去除引入的噪聲，并輸出經(jīng)濾波的模擬電信號。經(jīng)濾波的模擬電信號隨后可作為經(jīng)調(diào)制的無線電波經(jīng)由天線44以無線方式發(fā)射到另一個電子設(shè)備和/或網(wǎng)絡(luò)。

如上所述，放大器部件40可包括一個或多個開關(guān)功率放大器，以便于控制放大模擬電信號的量值，并且因此控制射頻系統(tǒng)12的輸出功率。為了幫助說明，圖6中描述了放大器部件40的更詳細(xì)的視圖。在所示實施方案中，放大器部件40利用差分方案，并且包括包絡(luò)電壓放大器46、接收正模擬電信號+v輸入的第一支路48、和接收負(fù)模擬電信號-v輸入的第二支路50。

如圖所示，包絡(luò)電壓放大器46包括電源軌54、晶體管56、電容器58、和從收發(fā)器38接收包絡(luò)電壓venv的運(yùn)算放大器52。在所示實施方案中，包絡(luò)電壓放大器46連接在負(fù)反饋回路中。更具體地，運(yùn)算放大器52可在其倒相輸入端處接收包絡(luò)電壓，并在非倒相輸入端處接收包絡(luò)放大器46的輸出電壓(例如，輸出端60處的電壓)。因此，運(yùn)算放大器52可將由電容器58濾波的輸出電壓與包絡(luò)電壓之間的差值放大。

另外，在所示實施方案中，晶體管56具有連接到運(yùn)算放大器52的輸出端的柵極、連接到電源軌54的源極、和連接到包絡(luò)電壓放大器46的輸出端60的漏極。更具體地，電源(諸如電源22)可將直流電供應(yīng)至電源軌54，使得電源軌54具有電壓vdd。因此，晶體管56可基于輸出電壓和包絡(luò)電壓之間的差值來選擇性地將輸出端60連接到電源軌54。以這種方式，包絡(luò)電壓放大器46可在大約包絡(luò)電壓下向第一支路48和第二支路50輸出電力。

如圖所示，每個支路48或50包括一個或多個初級(例如，驅(qū)動)功率放大器(例如，反相器)62和開關(guān)功率放大器64。更具體地，在操作過程中，一個或多個初級功率放大器62可各自將所接收到的模擬電信號放大(例如，增大其量值)到足以驅(qū)動開關(guān)功率放大器64的電壓。然后，開關(guān)功率放大器64可各自至少部分地基于從包絡(luò)電壓放大器46輸出的電力來將所接收到的模擬電信號放大到期望的輸出功率。例如，在所示實施方案中，第一支路48可輸出放大的正模擬電信號+v輸出，并且第二支路50可輸出放大的負(fù)模擬電信號-v輸出。

放大模擬電信號然后可被負(fù)載66(諸如濾波器42和/或天線44)接收以用于發(fā)射。因此，當(dāng)射頻系統(tǒng)12利用差分方案時，放大的正模擬電信號和放大的負(fù)模擬電信號可經(jīng)由變壓器68而被組合成單個放大模擬電信號。

如上所述，開關(guān)功率放大器64a和64b可至少部分地基于包絡(luò)電壓以期望的輸出功率來輸出放大模擬電信號。為了幫助說明，圖7中描述了第一支路48中的第一開關(guān)功率放大器64a和第二支路50中的第二開關(guān)功率放大器64b的更詳細(xì)的視圖。如圖所示，第一開關(guān)功率放大器64a接收正模擬電信號(例如，+v輸入)，第二開關(guān)功率放大器64b接收負(fù)模擬電信號(例如，-v輸入)，并且開關(guān)功率放大器64a和64b兩者并聯(lián)耦接在包絡(luò)電壓電源軌道70和接地部72之間。更具體地，包絡(luò)電壓放大器46以包絡(luò)電壓(venv)將電力供應(yīng)至包絡(luò)電壓電源軌。

另外，如圖所示，開關(guān)功率放大器64a和64b各自包括第一pmos晶體管74、第一nmos晶體管76、第二pmos晶體管78、第二nmos晶體管80、和包括串聯(lián)的電容器82和電感器84的計量(例如，平滑濾波)部件。更具體地，第一pmos晶體管74和第一nmos晶體管76并聯(lián)耦接，使得第一pmos晶體管74的源極電耦接至包絡(luò)電壓電源軌70，第一nmos晶體管76的源極電耦接至接地部72，漏極電耦接至計量部件，并且柵極電耦接至輸入模擬電信號。此外，第二nmos晶體管80和第二pmos晶體管78并聯(lián)耦接，使得第二nmos晶體管80的漏極電耦接至包絡(luò)電壓電源軌70，第二pmos晶體管78的漏極電耦接至接地部72，源極電耦接至相對支路的計量部件，并且柵極電耦接至輸入模擬電信號。此外，在一些實施方案中，nmos晶體管76和80可具有大致相同的操作特性(例如，寄生電容和/或漏電流)，并且pmos晶體管74和78可具有大致相同的操作特性(例如，寄生電容和/或漏電流)，以便于減小漏電流的影響。

在操作過程中，開關(guān)功率放大器64a和64b在包絡(luò)電壓高于閾值范圍時可作為nmos/pmos反相器；在包絡(luò)電壓低于閾值范圍時可作為雙nmos反相器；并且在包絡(luò)電壓處于閾值范圍內(nèi)時可作為組合反相器(例如，雙nmos反相器與nmos/pmos反相器并聯(lián)耦接)。在一些實施方案中，閾值范圍可包括介于pmos晶體管(例如，74和78)的閾值電壓與輸入模擬電信號(當(dāng)為高時)的電壓(例如，初級放大器62的驅(qū)動電壓)減去nmos晶體管(例如，76和80)的閾值電壓之間的電壓。為了幫助說明，圖8a描述了當(dāng)包絡(luò)電壓(例如，venv高)高于閾值范圍時的開關(guān)功率放大器64a和64b的操作，并且圖8b描述了當(dāng)包絡(luò)電壓(例如，venv低)低于閾值范圍時的開關(guān)功率放大器64a和64b的操作。

如圖8a所示，當(dāng)包絡(luò)電壓高于閾值范圍時，第二nmos晶體管80和第二pmos晶體管78可維持在截止?fàn)顟B(tài)中。更具體地，nmos晶體管76和80可具有大于輸入模擬電信號(例如，+v輸入或–v輸入)的電壓和包絡(luò)電壓(例如，venv高)之間的差值的閾值電壓(例如，柵極至源極電壓)。換句話說，當(dāng)輸入模擬電信號為低時，由于柵極電壓大約為零伏特，因此第二nmos晶體管80可截止。另外，即使當(dāng)輸入模擬電信號為高時，由于柵極電壓(例如，輸入模擬電信號的電壓)與源極電壓(例如，包絡(luò)電壓)之間的差值小于第二nmos晶體管80的閾值電壓，因此第二nmos晶體管80可維持截止。

此外，pmos晶體管74和78可具有大于包絡(luò)電壓(例如，venv高)與所接收的模擬電信號的電壓之間的差值的閾值電壓(例如，源極到柵極電壓)。換句話說，當(dāng)所接收的模擬電信號為高時，因為柵極電壓是所接收的模擬電信號的正電壓，因此第二pmos晶體管78可截止。另外，即使所接收的模擬電信號為低，由于柵極電壓和源極電壓均為大約零伏特，因此第二pmos晶體管78可維持截止。

因此，當(dāng)包絡(luò)電壓高于閾值范圍時，該開關(guān)功率放大器64a和64b可作為nmos/pmos反相器來操作，其中第一pmos晶體管74和第一nmos晶體管76并聯(lián)耦接。更具體地，在每個開關(guān)功率放大器64a和64b中，當(dāng)輸入模擬電信號(例如，+v輸入或–v輸入)為高時，第一pmos晶體管74可截止，并且第一nmos晶體管76可導(dǎo)通，從而將輸出端連接到接地部。另一方面，當(dāng)所接收的模擬電信號為低時，第一nmos晶體管76可截止，并且第一pmos晶體管74可導(dǎo)通，從而將輸出端連接到包絡(luò)電壓電源軌70。

以這種方式，第一開關(guān)功率放大器64a以期望的輸出功率(例如，至少部分地基于包絡(luò)電壓)來輸出放大的正模擬電信號+v輸出，并且第二開關(guān)功率放大器64b以期望的輸出功率來輸出放大的負(fù)模擬電信號-v輸出。此外，由于開關(guān)功率放大器64a和64b基于反相信號來生成放大模擬電信號(例如，+v輸出和-v輸出)，因此放大模擬電信號也可彼此反相。

另一方面，如圖8b所示，當(dāng)包絡(luò)電壓低于閾值范圍時，第一pmos晶體管74和第二pmos晶體管78可維持在截止?fàn)顟B(tài)中。如上所述，閾值范圍可以是介于第一pmos晶體管74的閾值電壓的量值與輸入模擬電信號(當(dāng)為高時)的電壓減去nmos晶體管76和80的閾值電壓之間的電壓。因此，當(dāng)輸入模擬電信號為高時，因為柵極電壓是輸入模擬電信號的正電壓，因此第一pmos晶體管74和第二pmos晶體管78可截止。另外，即使當(dāng)輸入模擬電信號為低時，由于源極電壓(例如，包絡(luò)電壓)和柵極電壓(例如，零伏特)之間的差值小于pmos晶體管74和78的閾值電壓，因此第一pmos晶體管74和第二pmos晶體管78可維持截止。

因此，當(dāng)包絡(luò)電壓低于閾值范圍時，該開關(guān)功率放大器64a和64b可作為雙nmos反相器來操作，其中第一nmos晶體管76與相對支路的第二nmos晶體管并聯(lián)耦接。更具體地，當(dāng)輸入模擬電信號(例如，+v輸入或-v輸入)為高時，第一nmos晶體管76可導(dǎo)通，并且相對支路的第二nmos晶體管80可截止，從而將輸出端連接到接地部。另一方面，當(dāng)所接收的模擬電信號為低時，第一nmos晶體管76可截止，并且相對支路的第二nmos晶體管80可導(dǎo)通，從而將輸出端連接到包絡(luò)電壓電源軌70。

此外，由于開關(guān)功率放大器64a和64b作為雙nmos反相器來操作，因此漏電流的影響可減小。更具體地，如上所述，每個晶體管通常具有使得漏電流能夠流動的寄生電容。例如，在所示實施方案中，第一漏電流可流過第一開關(guān)功率放大器64a中的第一pmos晶體管74a和第一nmos晶體管76a，并且第二漏電流可流過第二開關(guān)功率放大器64b的第二pmos晶體管78b和第二nmos晶體管80b，這兩個漏電流均可被供應(yīng)至放大的正模擬電信號+v輸出。

通常，由晶體管傳導(dǎo)的漏電流的量可至少部分地基于晶體管的寄生電容。因此，由于第一pmos晶體管74a和第一nmos晶體管76a兩端的寄生電容與第二nmos晶體管80b和第二pmos晶體管78b兩端的寄生電容大致相同，因此第一漏電流和第二漏電流的量值近似相同。此外，由于輸入模擬電信號(例如，+v輸入和-v輸入)彼此反相，因此第一漏電流和第二漏電流的相位也可以是彼此反相的(例如，相反的)，從而兩者抵消掉。

類似地，在所示實施方案中，第三漏電流可流過第二開關(guān)功率放大器64b的第一pmos晶體管74b和第一nmos晶體管76b，并且第四漏電流可流過第一開關(guān)功率放大器的第二pmos晶體管78a和第二nmos晶體管80a，這兩個漏電流均可被供應(yīng)至放大的負(fù)模擬電信號-v輸出。然而，由于輸入模擬電信號(例如，-v輸入和+v輸入)彼此反相并且寄生電容近似相等，因此第三漏電流和第四泄漏也可抵消。

以這種方式，可操作開關(guān)功率放大器64a和64b以減小漏電流的影響，特別是當(dāng)輸出功率低(例如，低于輸出功率閾值范圍)時，從而改善對輸出功率控制的線性度以及輸入模擬電信號和輸出模擬電信號之間的相移的恒定性。此外，可操作開關(guān)功率放大器64a和64b以減少從電源22供應(yīng)的dc功耗，特別是當(dāng)輸出功率為高(例如，高于輸出功率閾值范圍)時，從而改善射頻系統(tǒng)12的效率(例如，輸出功率/dc功耗)。

為了進(jìn)一步說明，圖9中描述了用于操作開關(guān)功率放大器64的過程86的一個實施方案。通常，該過程包括確定包絡(luò)電壓(過程框88)；確定包絡(luò)電壓是否小于閾值范圍(決策框90)；當(dāng)包絡(luò)電壓小于閾值范圍時使用雙nmos反相器(過程框92)；當(dāng)包絡(luò)電壓不小于閾值范圍時，確定包絡(luò)電壓是否大于閾值范圍(決策框94)；當(dāng)包絡(luò)電壓大于閾值范圍時，使用nmos/pmos反相器(過程框96)；并且當(dāng)閾值電壓不大于閾值范圍時，使用雙nmos反相器和nmos/pmos反相器的組合(過程框100)。在一些實施方案中，過程86可使用被存儲在存儲器16和/或另一合適的有形非暫態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)中的并且可由處理器18和/或另一合適的處理電路執(zhí)行的指令來實現(xiàn)。

因此，射頻系統(tǒng)12可確定包絡(luò)電壓(過程框88)。在一些實施方案中，射頻系統(tǒng)12可輪詢收發(fā)器38以用于包絡(luò)電壓輸出，該包絡(luò)電壓輸出用于生成期望的輸出功率。除此之外或另選地，射頻系統(tǒng)12可包括測量收發(fā)器的電壓輸出和/或包絡(luò)電壓電源軌70上的電壓的一個或多個傳感器(例如，電壓傳感器)。

射頻系統(tǒng)12然后可確定包絡(luò)電壓是否小于閾值范圍(決策框90)。在一些實施方案中，閾值范圍可包括介于pmos晶體管(例如，74和78)的閾值電壓與輸入模擬電信號(當(dāng)為高時)的電壓減去nmos晶體管(例如，76和80)的閾值電壓之間的電壓。另外，在一些實施方案中，閾值范圍可以是預(yù)先確定的并且被存儲在存儲器16和/或存儲設(shè)備20中。因此，在此類實施方案中，射頻系統(tǒng)12可檢索閾值范圍并將其與包絡(luò)電壓進(jìn)行比較。

當(dāng)包絡(luò)電壓小于閾值范圍時，射頻系統(tǒng)12可將開關(guān)功率放大器64作為雙nmos反相器來操作(過程框92)。更具體地，射頻系統(tǒng)12可將第一pmos晶體管74和第二pmos晶體管78維持在截止?fàn)顟B(tài)中。此外，射頻系統(tǒng)12可將一個支路的第一nmos晶體管76與另一支路的第二nmos晶體管80并聯(lián)連接。如上所述，雙nmos反相器可使得漏電流被抵消，從而改善線性度和/或相移的恒定性，在低輸出功率(例如，低包絡(luò)電壓)下尤為如此。

另一方面，當(dāng)不小于閾值范圍時，射頻系統(tǒng)12可確定包絡(luò)電壓是否大于閾值范圍(決策框94)。當(dāng)包絡(luò)電壓大于閾值范圍時，射頻系統(tǒng)12可將開關(guān)功率放大器64作為nmos/pmos反相器來操作(過程框96)。更具體地，射頻系統(tǒng)12可將第二pmos晶體管78和第二nmos晶體管80維持在截止?fàn)顟B(tài)中。此外，射頻系統(tǒng)12可將每個支路的第一pmos晶體管74和第一nmos晶體管76并聯(lián)連接。如上所述，使用nmos/pmos反相器可使功耗降低，從而提高功率效率，在高輸出功率(例如，高包絡(luò)電壓)下尤為如此。

此外，當(dāng)不大于并且不小于閾值范圍時，射頻系統(tǒng)可將開關(guān)功率放大器64作為與nmos/pmos反相器并聯(lián)耦接的雙nmos反相器來操作(過程框100)。如上所述，閾值可以是介于第一pmos晶體管74的閾值電壓的量值與輸入模擬電信號(為高時)的電壓減去nmos晶體管76和80的閾值電壓之間的電壓范圍。這樣，當(dāng)包絡(luò)電壓處于閾值范圍內(nèi)時，晶體管可處于晶體管部分導(dǎo)通的區(qū)域中。

這樣，射頻系統(tǒng)12可使用第一pmos晶體管74、第一nmos晶體管76和第二nmos晶體管80的組合來操作開關(guān)功率放大器64。換句話說，每個開關(guān)功率放大器64可至少部分地基于由該支路的第一pmos晶體管74傳導(dǎo)的電流和由相對支路的第二nmos晶體管80傳導(dǎo)的電流來輸出放大模擬電信號。事實上，如下文將更詳細(xì)描述的那樣，第一pmos晶體管74和第二nmos晶體管80可被選擇成使得即使在閾值范圍內(nèi)，輸出電流的和也隨包絡(luò)電壓而線性變化。

因此，本文所述的技術(shù)描述了可用于改善射頻系統(tǒng)12的操作的開關(guān)功率放大器64。圖10中描述了用于制造一對開關(guān)功率放大器(例如，64a和64b)的過程102的一個實施方案。通常，過程102包括形成第一開關(guān)功率放大器(過程框104)和形成第二開關(guān)功率放大器(過程框106)。在一些實施方案中，過程102可由制造商使用被存儲在任何合適的有形非暫態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)上的并且可由任何合適的處理電路執(zhí)行的指令來實現(xiàn)。

因此，制造商可形成第一開關(guān)功率放大器(過程框104)，其包括形成第一pmos晶體管(過程框108)，形成第一nmos晶體管(過程框110)，形成第二nmos晶體管(過程框112)，并且可選地形成第二pmos晶體管(過程框114)。在一些實施方案中，制造商可在第一開關(guān)功率放大器(例如，開關(guān)功率放大器64a)中形成第一pmos晶體管(例如，第一pmos晶體管74a)和第一nmos晶體管(例如，第一nmos晶體管76a)，使得它們并聯(lián)耦接。更具體地，第一pmos晶體管74可被形成為使得其源極可電耦接至包絡(luò)電壓(例如，venv)電源軌70，其柵極可電耦接至輸入到第一開關(guān)功率放大器的模擬電信號(例如，+v輸入)，并且其漏極可電耦接至第一開關(guān)功率放大器的輸出端(例如，+v輸出)，而第一nmos晶體管76可被形成為使得其源極可電耦接至接地部72，其柵極可電耦接至輸入到第一開關(guān)功率放大器的模擬電信號，并且其漏極可電耦接至第一開關(guān)功率放大器的輸出端。

此外，第二nmos晶體管(例如，第二nmos晶體管80a)可形成在第一開關(guān)功率放大器中，使得其柵極可電耦接至輸入到第一開關(guān)功率放大器的模擬電信號，其漏極可電耦接至包絡(luò)電壓電源軌70，并且其源極可電耦接至第二開關(guān)功率放大器的輸出端。此外，第二pmos晶體管(例如，第二pmos晶體管78a)可被形成為使得其與第二nmos晶體管80并聯(lián)耦接。更具體地，第二pmos晶體管78可形成在第一開關(guān)功率放大器中，使得其柵極可電耦接至輸入到第一開關(guān)功率放大器的模擬電信號，其漏極可電耦接至接地部72，并且其源極可電耦接至第二開關(guān)功率放大器的輸出端。

應(yīng)當(dāng)注意，就圖7中描述的開關(guān)功率放大器64a和64b的實施方案而言，第二pmos晶體管78通常維持在截止?fàn)顟B(tài)中。實際上，如下文將要詳細(xì)描述的那樣，即使省略第二pmos晶體管78，仍然可減小漏電流的影響。這樣，可將第二pmos晶體管78可選地形成在第一開關(guān)功率放大器中。

類似于第一開關(guān)功率放大器，制造商可形成第二開關(guān)功率放大器(過程框106)，其包括形成第一pmos晶體管(過程框116)，形成第一nmos晶體管(過程框118)，形成第二nmos晶體管(過程框120)，并且可選地形成第二pmos晶體管(過程框122)。在一些實施方案中，制造商可在第二開關(guān)功率放大器(例如，開關(guān)功率放大器64b)中形成第一pmos晶體管(例如，第一pmos晶體管74b)和第一nmos晶體管(例如，第一nmos晶體管76b)，使得它們并聯(lián)耦接。更具體地，第一pmos晶體管74可被形成為使得其源極可電耦接至包絡(luò)電壓(例如，venv)電源軌70，其柵極可電耦接至輸入到第二開關(guān)功率放大器的模擬電信號(例如，-v輸入)，并且其漏極可電耦接至第二開關(guān)功率放大器的輸出端(例如，-v輸出)，而第一nmos晶體管76可被形成為使得其源極可電耦接至接地部72，其柵極可電耦接至輸入到第二開關(guān)功率放大器的模擬電信號，并且其漏極可電耦接至第二開關(guān)功率放大器的輸出端。

另外，第二nmos晶體管(例如，第二nmos晶體管80b)可被形成為使得其柵極可電耦接至輸入到第二開關(guān)功率放大器的模擬電信號，其漏極可電耦接至包絡(luò)電壓電源軌70，其源極可電耦接至第一開關(guān)功率放大器的輸出端。此外，第二pmos晶體管(例如，第二pmos晶體管78b)可被形成為使得其與第二nmos晶體管80并聯(lián)耦接。更具體地，第二pmos晶體管78可被形成為使得其柵極可電耦接至輸入到第二開關(guān)功率放大器的模擬電信號，其漏極可電耦接至接地部72，并且其源極可電耦接至第一開關(guān)功率放大器的輸出端。

此外，如在第一開關(guān)功率放大器中那樣，可將第二pmos晶體管78可選地形成在第二開關(guān)功率放大器中，同時仍減小漏電流的影響。為了幫助說明，圖11中描述了不具有第二pmos晶體管78的開關(guān)功率放大器64的一個實施方案。類似于圖7所述的實施方案，第一開關(guān)功率放大器64c接收正模擬電信號+v輸入，第二開關(guān)功率放大器64d接收負(fù)模擬電信號-v輸入，并且開關(guān)功率放大器64c和64d兩者并聯(lián)耦接在包絡(luò)電壓電源軌道70和接地部72之間。

另外，如圖所示，第一開關(guān)功率放大器64c和第二開關(guān)功率放大器64d各自包括第一pmos晶體管74、第一nmos晶體管76、第二nmos晶體管80和計量部件(例如，串聯(lián)的電容器82和電感器84)。更具體地，第一pmos晶體管74和第一nmos晶體管76并聯(lián)耦接，使得第一pmos晶體管74的源極電耦接至包絡(luò)電壓電源軌70，第一nmos晶體管76的源極電耦接至接地部72，漏極電耦接至計量部件，并且柵極電耦接至輸入模擬電信號。另外，第二nmos晶體管80被耦接成使得漏極電耦接至包絡(luò)電壓電源軌70，源極電耦接至相對支路的計量部件，并且柵極電耦接至輸入模擬電信號。此外，nmos晶體管76和80可具有大致相同的操作特征(例如，寄生電容和/或漏電流)。

類似于圖7中所述的實施方案，在操作過程中，開關(guān)功率放大器64c和64d在包絡(luò)電壓高于閾值范圍時可作為nmos/pmos反相器，在包絡(luò)電壓低于閾值范圍時可作為雙nmos反相器，并且在包絡(luò)電壓處于閾值范圍內(nèi)時作為反相器的組合(例如，nmos/pmos反相器與雙nmos反相器并聯(lián)耦接)。為了幫助說明，圖12a描述了當(dāng)包絡(luò)電壓(例如，venv高)高于閾值范圍時的開關(guān)功率放大器64c和64d的操作，并且圖8b描述了當(dāng)包絡(luò)電壓(例如，venv低)低于閾值范圍時的開關(guān)功率放大器64c和64d的操作。

如圖12a所示，當(dāng)包絡(luò)電壓高于閾值范圍時，因為第二nmos晶體管80的閾值電壓(例如，柵極到源極電壓)大于輸入模擬電信號的電壓(例如+v輸入或-v輸入)與包絡(luò)電壓(例如，venv高)之間的差值，因此可維持在截止?fàn)顟B(tài)中。換句話說，當(dāng)輸入模擬電信號為低時，由于柵極電壓大約為零伏特，因此第二nmos晶體管80可截止。另外，即使當(dāng)輸入模擬電信號為高時，由于柵極電壓(例如，輸入模擬電信號的電壓)與源極電壓(例如，包絡(luò)電壓)之間的差值小于第二nmos晶體管80的閾值電壓，因此第二nmos晶體管80可維持截止。

因此，當(dāng)包絡(luò)電壓高于閾值范圍時，開關(guān)功率放大器64c和64d可作為nmos/pmos反相器來操作，其中第一pmos晶體管74和第一nmos晶體管76并聯(lián)耦接。更具體地，在每個開關(guān)功率放大器64c和64d中，當(dāng)輸入模擬電信號(例如，+v輸入或–v輸入)為高時，第一pmos晶體管74可截止，并且第一nmos晶體管76可導(dǎo)通，從而將輸出端連接到接地部。另一方面，當(dāng)輸入模擬電信號為低時，第一nmos晶體管76可截止，并且第一pmos晶體管74可導(dǎo)通，從而將輸出端連接到包絡(luò)電壓電源軌70。以這種方式，第一開關(guān)功率放大器64c以期望的輸出功率來輸出放大的正模擬電信號+v輸出，并且第二開關(guān)功率放大器64d以期望的輸出功率來輸出放大的負(fù)模擬電信號-v輸出。

另一方面，如圖12b所示，當(dāng)包絡(luò)電壓低于閾值范圍時，第一pmos晶體管74可維持在截止?fàn)顟B(tài)中。如上所述，閾值范圍可以是介于第一pmos晶體管74的閾值電壓的量值與輸入模擬電信號(當(dāng)為高時)的電壓減去nmos晶體管76和80的閾值電壓之間的電壓。因此，當(dāng)輸入模擬電信號為高時，因為柵極電壓是輸入模擬電信號的正電壓，因此第一pmos晶體管74可截止。另外，即使當(dāng)輸入的模擬電信號為低時，由于源極電壓(例如，包絡(luò)電壓)和柵極電壓(例如，零伏特)之間的差值小于第一pmos晶體管74的閾值電壓，因此第一pmos晶體管74可維持截止。

因此，當(dāng)包絡(luò)電壓低于閾值范圍時，開關(guān)功率放大器64d和64d可作為雙nmos反相器來操作，其中第一nmos晶體管76與相對支路的第二nmos晶體管80并聯(lián)耦接。更具體地，當(dāng)輸入模擬電信號(例如，+v輸入或-v輸入)為高時，第一nmos晶體管76可導(dǎo)通，并且相對支路的第二nmos晶體管80可截止，從而將輸出端連接到接地部。另一方面，當(dāng)輸入模擬電信號為低時，第一nmos晶體管76可截止，并且相對支路的第二nmos晶體管80可導(dǎo)通，從而將輸出端連接到包絡(luò)電壓電源軌70。

此外，即使開關(guān)功率放大器64c和64d不包括第二pmos晶體管78，仍然可減小漏電流的影響。例如，在所述實施方案中，第一漏電流可流過第一開關(guān)功率放大器64c中的第一pmos晶體管74c和第一nmos晶體管76c，并且第二漏電流可流過第二開關(guān)功率放大器64d的第二nmos晶體管80d，這兩個漏電流均可被供應(yīng)至放大的正模擬電信號+v輸出。然而，由于第一pmos晶體管74c和第一nmos晶體管76c兩端的寄生電容可不同于第二nmos晶體管80d兩端的寄生電容，因此第一漏電流和第二漏電流的大小可略有變化，故而不會完全抵消。然而，如下文將更詳細(xì)地示出的，剩余的任何少量漏電流可能不會顯著影響開關(guān)功率放大器64c和64d的操作。

類似地，在所示實施方案中，第三漏電流可流過第二開關(guān)功率放大器64d的第一pmos晶體管74d和第一nmos晶體管76d，并且第四漏電流可流過第一開關(guān)功率放大器64c的第二nmos晶體管80c，這兩個漏電流均可被供應(yīng)至放大的負(fù)模擬電信號-v輸出。由于第一pmos晶體管74d和第一nmos晶體管76d兩端的寄生電容可不同于第二nmos晶體管80c兩端的寄生電容，因此第三漏電流和第四漏電流的大小可略有變化，故而不會完全抵消。然而，剩余的任何少量漏電流可能不會顯著影響開關(guān)功率放大器64c和64d的操作。

為了幫助說明，圖13描述了放大模擬電信號的輸出功率和開關(guān)功率放大器64c和64d的輸入模擬電信號和輸出模擬電信號之間的與包絡(luò)電壓有關(guān)的相移。更具體地，圖13描繪了包括輸出功率曲線124和相移曲線126的曲線圖，該輸出功率曲線描述了放大模擬電信號的輸出功率，相移曲線描述了輸入模擬電信號和輸出模擬電信號之間的相移。

如相移曲線126所描繪的，輸入模擬電信號和輸出模擬電信號之間的相移相對恒定。在一些實施方案中，相移可隨包絡(luò)電壓變化幾度。然而，在射頻系統(tǒng)12中的軟件中可考慮此類少量的相移。換句話說，漏電流對于輸入模擬電信號和輸出模擬電信號之間的相移的恒定性的任何影響可不會顯著影響開關(guān)功率放大器64的操作。

此外，如輸出功率曲線124所描繪的，開關(guān)功率放大器64c和64d的輸出功率相對線性地從最小輸出功率(當(dāng)包絡(luò)電壓為最小包絡(luò)電壓時)變化到最大輸出功率(當(dāng)包絡(luò)電壓為最大包絡(luò)電壓時)。事實上，即使在低包絡(luò)電壓(例如，在最小包絡(luò)電壓)下，輸出功率的變化的線性度也被維持。換句話說，存在的任何漏電流不會顯著影響對放大模擬電信號的輸出功率的控制的線性度。

如上所述，可通過在包絡(luò)電壓低于閾值范圍時使用雙nmos反相器，在包絡(luò)電壓高于閾值范圍時使用nmos/pmos反相器，并且在包絡(luò)電壓處于閾值范圍內(nèi)時使用組合反相器(例如，雙nmos反相器和nmos/pmos反相器并聯(lián))來促進(jìn)對輸出功率的調(diào)節(jié)的線性度。為了幫助說明，圖14描述了與包絡(luò)電壓有關(guān)的由第一開關(guān)功率放大器(例如，開關(guān)功率放大器64c)中的第一nmos晶體管76和第一pmos晶體管74傳導(dǎo)的電流，以及由第二開關(guān)功率放大器(例如，開關(guān)功率放大器64d)中的第二nmos晶體管80傳導(dǎo)的電流的一個示例。

更具體地，圖14描繪了包括第一nmos電流曲線128、pmos電流曲線130和第二nmos電流曲線132的曲線圖，其中第一nmos電流曲線描述了由第一nmos晶體管76傳導(dǎo)的電流，pmos電流曲線描述了由第一pmos晶體管74傳導(dǎo)的電流，并且第二nmos電流曲線描述了由第二nmos晶體管80傳導(dǎo)的電流。此外，由于每當(dāng)開關(guān)功率放大器64輸出放大模擬電信號時第一nmos晶體管76都導(dǎo)通，因此第一nmos電流曲線128也可描述向計量部件輸出的電流。

在所示實施方案中，閾值范圍可介于較低閾值電壓和較高閾值電壓之間。因此，如圖所示，當(dāng)包絡(luò)電壓小于較低閾值電壓時，第二nmos晶體管80導(dǎo)通以提供電力，同時第一pmos晶體管74截止，從而大體上作為雙nmos反相器來操作。此外，當(dāng)包絡(luò)電壓大于較高閾值電壓時，第一pmos晶體管74導(dǎo)通以提供電力，同時第二nmos晶體管80截止，從而大體上作為nmos/pmos反相器來操作。

此外，當(dāng)包絡(luò)電壓處于較低閾值電壓和較高閾值電壓之間時，第一pmos晶體管74和第二nmos晶體管80均可部分地導(dǎo)通，以供應(yīng)一部分電力，從而將開關(guān)功率放大器64作為組合反相器(例如，雙nmos反相器和nmos/pmos反相器并聯(lián))來操作。事實上，如圖所示，即使當(dāng)包絡(luò)電壓處于較低閾值電壓和較高閾值電壓之間時，輸出功率的線性度通常也得到維持。因此，可選擇晶體管以在閾值范圍內(nèi)在將開關(guān)功率放大器64作為雙nmos反相器來操作和將開關(guān)功率放大器64作為nmos/pmos反相器來操作之間提供平滑的漸變。

為了進(jìn)一步說明改善的輸出功率線性度，圖15描述了當(dāng)輸入平方模擬電信號和變化的包絡(luò)電壓時的從開關(guān)功率放大器64輸出的放大模擬電信號(例如，輸出功率)。更具體地，圖15描繪了包括以下曲線的曲線圖：描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第一(例如最小)包絡(luò)電壓時的放大模擬電信號的第一輸出曲線134；描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第二包絡(luò)電壓時的放大模擬電信號的第二輸出曲線136；描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第三包絡(luò)電壓時的放大模擬電信號的第三輸出曲線138；描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第四包絡(luò)電壓時的放大模擬電信號的第四輸出曲線140；描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第五包絡(luò)電壓時的放大模擬電信號的第五輸出曲線142；描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第六包絡(luò)電壓(例如，較低閾值電壓)時的放大模擬電信號的第六輸出曲線144；描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第七包絡(luò)電壓時的放大模擬電信號的第七輸出曲線146；描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第八包絡(luò)電壓(例如，較高閾值電壓)時的放大模擬電信號的第八輸出曲線148；描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第九包絡(luò)電壓時的放大模擬電信號的第九輸出曲線150；描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第十包絡(luò)電壓時的放大模擬電信號的第十輸出曲線152；以及描述了當(dāng)包絡(luò)電壓為第十一(例如最大)包絡(luò)電壓時的放大模擬電信號的第十一輸出曲線154。

如輸出曲線134-154所示的，即使當(dāng)包絡(luò)電壓為低時(例如，最小包絡(luò)電壓)，輸入模擬電信號的保真度也由放大模擬電信號維持。此外，當(dāng)包絡(luò)電壓處于閾值范圍內(nèi)(例如，介于較低閾值電壓和較高閾值電壓之間)時，輸入模擬電信號的輸入曲線的保真度也由放大模擬電信號維持。因此，本文所述的技術(shù)可減小漏電流對開關(guān)功率放大器64的操作的影響，從而改善線性度和相移。

此外，如上所述，也可通過使用雙nmos反相器和nmos/pmos反相器的組合來提高射頻系統(tǒng)的效率(例如，輸出功率/dc功耗)。為了幫助說明，圖16描述了與包絡(luò)電壓有關(guān)的以下各項：一個或多個功率放大器(例如，反相器)62的dc功耗、開關(guān)功率放大器64的dc功耗、一個或多個初級功率放大器62和開關(guān)功率放大器64的總dc功耗、以及放大器部件40的效率。更具體地，圖16描繪了包括以下曲線的曲線圖：描述了一個或多個初級功率放大器62的dc功耗的功率放大器功耗曲線156；描述了開關(guān)功率放大器64的dc功耗的開關(guān)功率放大器功耗曲線158；描述了一個或多個初級功率放大器62和開關(guān)功率放大器64的總dc功耗的總功耗曲線160；以及描述了放大器部件40的效率的效率曲線162。

如功率放大器功耗曲線156所描繪的，從最小包絡(luò)電壓到最大包絡(luò)電壓，一個或多個初級功率放大器62的dc功耗維持相對恒定。此外，如開關(guān)功率放大器功耗曲線158所描繪的，從最小包絡(luò)電壓到最大包絡(luò)電壓，開關(guān)功率放大器64的dc功耗相對線性地增加。因此，如總功耗曲線160所描繪的，從最小包絡(luò)電壓到最大包絡(luò)電壓，開關(guān)功率放大器64和一個或多個初級功率放大器62的總dc功耗也相對線性地增加。

此外，隨著包絡(luò)電壓增加(例如，輸出功率不斷增加)，效率(例如，輸出功率/dc功耗)也增加。事實上，如效率曲線162所描繪的，當(dāng)包絡(luò)電壓低于較低閾值電壓(例如，低于閾值范圍)時，效率可以較慢的速率增加，并且當(dāng)包絡(luò)電壓高于較高閾值電壓(例如，高于閾值范圍)時，效率可以較快的速率增加。更具體地，效率增加過程的差異可歸因于在低于閾值范圍時將開關(guān)功率放大器64作為雙nmos反相器來操作，并且在高于閾值范圍時將開關(guān)功率放大器64作為nmos/pmos反相器來操作。以這種方式，當(dāng)包絡(luò)電壓處于最大包絡(luò)電壓時，放大器部件40的效率可達(dá)到50.7％。

事實上，由于包絡(luò)電壓放大器46和/或計量部件(例如電容器82和電感器84)的功耗，放大器部件40的效率可被限制在66％。因此，本文所述的技術(shù)可使一個或多個初級功率放大器62和開關(guān)功率放大器64相對于最大可實現(xiàn)效率而言實現(xiàn)76.81％的效率。

因此，本公開的技術(shù)效果包括改善射頻系統(tǒng)中所使用的開關(guān)功率放大器的操作。更具體地，可通過在所期望的輸出功率低(例如，包絡(luò)電壓小于閾值)的情況下將開關(guān)功率放大器作為雙nmos反相器來操作，以改善對輸出功率所作的調(diào)節(jié)的線性度以及輸入模擬電信號和輸出模擬電信號之間相移的恒定性，從而減小漏電流的影響。此外，可通過在期望的輸出功率高(例如，包絡(luò)電壓高于閾值范圍)時將開關(guān)功率放大器作為nmos/pmos反相器來操作，以提高射頻系統(tǒng)的效率，從而降低開關(guān)功率放大器的功耗。

上文已通過舉例描述了具體的實施方案，但應(yīng)當(dāng)理解，這些實施方案易受各種修改形式和替代形式的影響。還應(yīng)當(dāng)理解，權(quán)利要求書不是旨在限于所公開的特定形式，而是旨在涵蓋落在本公開的實質(zhì)和范圍內(nèi)的所有修改形式、等同形式和替代形式。